Основні переваги сегментованих ядер двигуна
Після багатьох років практики налаштування та застосування сегментовані сердечники двигунів мають очевидні переваги перед інтегральними ядрами, особливо у сценаріях високопродуктивних, великих і індивідуальних двигунів. Ось 6 найбільш помітних переваг:
-
Спрощений процес намотування та більша швидкість заповнення щілин
Найбільшою проблемою традиційних цілісних сердечників є труднощі з намотуванням, особливо для сценаріїв намотування з невеликими пазами та високою щільністю. Сегментовані сердечники можна намотувати окремо для кожного сегмента перед складанням, що не тільки робить операцію намотування більш керованою та точною, але й ефективно покращує швидкість заповнення слота. Наприклад, у наших нестандартних проектах ядра двигуна NEV рівень заповнення слотів сегментованих ядер може досягати 70%-75%, тоді як інтегральний сердечник зазвичай становить лише 60%-65%. Вища швидкість заповнення слота безпосередньо покращує ефективність двигуна та щільність потужності, зменшуючи втрати енергії під час роботи.
-
Покращене використання матеріалів і зменшення відходів
Традиційні цілісні сердечники штампуються з цільного шматка листової кремнієвої сталі, а матеріал навколо прорізів і центральної частини стає відходами, що призводить до низького використання матеріалу (зазвичай лише 65%-70%). Сегментовані сердечники штампуються невеликими листами кремнієвої сталі, що відповідають розміру кожного сегмента, що значно зменшує відходи штампування. Дані нашого заводу показують, що рівень використання матеріалу сегментованих сердечників може досягати 85%-90%, що значно знижує витрати на сировину, особливо для високоякісних листів кремнієвої сталі (таких як B5000=1,67T), на які припадає більше 30% загальної вартості двигуна.
-
Простіше транспортування та складання
Для великогабаритних двигунів (таких як промислові двигуни понад 100 кВт) вбудовані сердечники мають великі розміри, велику вагу, їх важко транспортувати та встановлювати, навіть для підйому вимагає спеціального обладнання. Сегментовані сердечники мають невеликий розмір і легку вагу, тому їх можна транспортувати окремо та збирати на місці, що значно знижує витрати на транспортування та складання та підвищує ефективність конструкції. Ця перевага особливо очевидна у великомасштабному обладнанні, такому як вітроелектрогенератори та суднові двигуни.
-
Гнучкий вибір матеріалу та оптимізована магнітна продуктивність
Сегментація дозволяє виробникам використовувати різні матеріали кремнієвої сталі (включаючи орієнтовану кремнієву сталь) для різних частин статора та ротора, оптимізуючи кожен компонент відповідно до його конкретних функціональних вимог. Наприклад, листи кремнієвої сталі з високою магнітною проникністю можна використовувати для зубчастої частини для підвищення щільності магнітного потоку, а листи кремнієвої сталі з низькими втратами можна використовувати для частини ярма для зменшення втрат на вихрові струми. Такий гнучкий підбір матеріалів може підвищити ефективність двигуна на 3%-5% порівняно з інтегральними сердечниками, які використовують один матеріал.
-
Зменшені втрати на вихрові струми та краще розсіювання тепла
Сегментована структура в поєднанні з ізоляційними матеріалами (такими як ізоляційний папір) між сусідніми сегментами може ефективно зменшити електромагнітні вихрові струми та турбулентність у сердечнику, тим самим зменшуючи втрати на вихрові струми та нагрівання сердечника. У той же час проміжки між сегментами утворюють природні канали розсіювання тепла, які покращують продуктивність розсіювання тепла серцевини, критично важливу для підтримки оптимальної продуктивності двигуна в умовах високої швидкості або важкого навантаження, наприклад двигуни NEV, що працюють зі швидкістю 20 000 об/хв.
-
Висока адаптивність до налаштування
Як виробник сердечників для двигунів на замовлення, ми виявили, що сегментовані сердечники більше підходять для потреб персоналізованого налаштування. Незалежно від конструкції слота спеціальної форми, нестандартного розміру або особливих вимог до продуктивності (наприклад, високий крутний момент, низький рівень шуму), сегментовані сердечники можна регулювати шляхом зміни форми, розміру та кількості сегментів без переробки великого цілісного штампувального штампа, що значно знижує витрати на налаштування та скорочує цикл розробки.
Неминучі недоліки сегментованих моторних ядер
Хоча сегментовані серцевини двигунів мають багато переваг, вони також мають деякі недоліки через свою модульну структуру, на які необхідно звернути увагу в практичних застосуваннях:
Вищі вимоги до точності складання
Повне ядро формується шляхом складання кількох сегментів, що вимагає надзвичайно високої точності складання, особливо коаксіальності та площинності сегментів. Якщо похибка збірки перевищує 0,1 мм, це призведе до нерівномірного розподілу магнітного потоку, підвищеного шуму і навіть вплине на нормальну роботу двигуна. Це вимагає від виробників сучасного складального обладнання та жорстких систем контролю якості, що певною мірою збільшує собівартість продукції.
Підвищений крутний момент і шумовий ризик
Порівняно з традиційними цілісними сердечниками, сегментовані сердечники можуть мати підвищений крутний момент через зазори між сегментами, що може призвести до підвищення рівня шуму та зниження середнього крутного моменту в деяких сценаріях. Незважаючи на те, що цю проблему можна пом’якшити шляхом оптимізації форми сегмента та процесу складання (наприклад, технологія сегментованого перекошеного полюса), її неможливо повністю усунути, і вона не підходить для сценаріїв двигунів із наднизьким рівнем шуму (таких як двигуни медичного обладнання).
Вища початкова вартість виробництва для дрібносерійних замовлень
Хоча сегментовані сердечники можуть зменшити відходи матеріалу, їм потрібно розробити штампи для кожного сегмента. Для дрібносерійних індивідуальних замовлень (наприклад, менше 100 штук) вартість штампа за одиницю виробу є відносно вищою, ніж цінні сердечники. Таким чином, сегментовані сердечники є більш економічно ефективними для великосерійного виробництва, тоді як цілісні сердечники можуть бути більш придатними для невеликих партій двигунів стандартного розміру.
Потенційний вплив на структурну міцність
Стик між сегментами є слабким місцем основної структури. Під час високошвидкісного обертання (наприклад, сердечники роторів NEV) відцентрова сила може спричинити ослаблення сегментів, що впливає на структурну стабільність сердечника. Хоча цю проблему можна вирішити за допомогою високоміцних склеювальних засобів або затискних конструкцій, це збільшить виробничий процес і вартість.
Сегментований моторний сердечник проти інтегрального моторного сердечника: детальна порівняльна таблиця
Щоб допомогти вам краще розрізняти сегментовані ядра та інтегральні ядра, ми склали детальну порівняльну таблицю на основі нашого фактичного досвіду виробництва та налаштування, що охоплює такі ключові показники, як продуктивність, вартість і сценарії застосування:
| Індикатор порівняння | Сегментоване моторне ядро | Вбудоване ядро двигуна |
|---|---|---|
| Складність намотування | Низька, окрема обмотка для кожного сегмента; швидкість заповнення слота 70%-75% | Висока, цілісна обмотка; швидкість заповнення слота 60%-65% |
| Вимоги до точності складання | Високий (коаксіальність �0,1 мм) | Низьке одноразове штампування |
| Вартість транспортування та монтажу | Низькі, малі та легкі сегменти, зручні у використанні | Високий, великий і важкий, що вимагає спеціального обладнання |
| Втрати на вихровий струм | Низька ізоляція між сегментами зменшує вихрові струми | Висока цілісна структура призводить до більшої кількості вихрових струмів |
| Гнучкість налаштування | Висока форма/розмір сегмента, що легко регулюється; низька вартість штампа для налаштування | Низький, потрібно переробити великі штампи для персоналізації |
| Крутний момент і шум | Трохи вище, потрібно оптимізувати, щоб зменшити шум | Нижчий, підходить для сценаріїв із наднизьким рівнем шуму |
| Вартість виробництва (велика партія) | Низька вартість штампа компенсує економію матеріалів | Високі, великі відходи матеріалу |
| Вартість виробництва (мала партія) | Висока, висока вартість матриці за одиницю | Низький, немає потреби у кількох сегментних матрицях |
| Відповідні сценарії застосування | NEV, промислові двигуни великої потужності, великогабаритне обладнання, двигуни на замовлення | Малі та середні стандартні двигуни, дрібносерійні замовлення, ультрамалошумне обладнання (медична, побутова техніка) |
Майбутні тенденції сегментованих моторних ядер (2026-2030)
Зі швидким розвитком нової енергетики, промислового інтелекту та політики енергозбереження та скорочення викидів, сегментовані сердечники двигунів, як високоефективний та енергозберігаючий основний компонент, продемонструють три чіткі тенденції розвитку в наступні 5 років:
Інтеграція нових матеріалів для подальшого зменшення втрат
У майбутньому сегментовані сердечники будуть поступово застосовувати нові високоефективні матеріали для оптимізації магнітних властивостей і зменшення втрат енергії. Наприклад, стрічки з неаморфного сплаву (товщиною 0,02 мм) можуть зменшити втрати на вихрові струми на 70% порівняно з традиційними листами кремнієвої сталі, а нанокристалічні матеріали можуть ще більше покращити магнітну проникність. У той же час поєднання різних матеріалів (сегментовані серцевини з гібридного матеріалу) стане більш поширеним, наприклад, використання орієнтованої кремнієвої сталі для зубчастої частини та неаморфного сплаву для частини ярма для досягнення балансу між продуктивністю та вартістю.
Інтелектуальні процеси виробництва та складання
Щоб вирішити проблему високих вимог до точності складання, сегментоване виробництво сердечників поступово реалізує повну автоматизацію та інтелект. Наша фабрика вже тестує інтеграцію роботизованого складання, лазерного позиціонування та технологій онлайн-виявлення�знижуючи помилки складання до менше ніж 0,05 мм, підвищуючи ефективність виробництва на 40% і забезпечуючи постійну якість продукції. Крім того, технологію 3D-друку можна застосовувати для виробництва дрібносерійних сегментованих сердечників спеціальної форми, що додатково знижує витрати на штампи та скорочує цикл налаштування.
Широке застосування в сферах нової енергії та високої потужності
З прискоренням глобального поширення NEV і модернізацією промислових двигунів до високої ефективності та енергозбереження, сегментовані сердечники стануть основним вибором у цих сферах. Наприклад, у NEVs сегментовані ядра можуть підвищити ефективність двигуна та щільність потужності, збільшуючи діапазон руху; в обладнанні для виробництва енергії вітру та сонячної енергії сегментовані сердечники можуть адаптуватися до конструкції двигуна великого розміру та важких робочих умов. У той же час, з розвитком двигунів з осьовим потоком, сегментовані сердечники будуть використовуватися більш широко через їх переваги в площинності та оптимізації розподілу магнітного потоку.
Розробка в напрямку полегшення та мініатюризації
У таких галузях, як NEV та аерокосмічні двигуни, легка вага та мініатюризація є важливими напрямками розвитку. Сегментовані сердечники можуть реалізувати оптимальну конструкцію серцевини (наприклад, порожнисті сегменти, тонкостінна конструкція) за умови забезпечення міцності конструкції, зменшення ваги сердечника на 10%-15% порівняно з інтегральними сердечниками. Це допоможе зменшити загальну вагу двигуна та обладнання, підвищити енергоефективність та експлуатаційні характеристики.
Висновок: чи підходить сегментований сердечник двигуна для вашого проекту?
Як професійна фабрика з виготовлення нестандартних сердечників двигунів, ми вважаємо, що немає абсолютного «добре» чи «погано» між сегментованими й інтегральними сердечниками – лише «придатні» чи «непридатні». Якщо ваш проект — це великосерійний, високопродуктивний, великогабаритний або індивідуальний двигун (наприклад, двигуни NEV, промислові потужні двигуни), сегментовані сердечники, безумовно, є більш економічно ефективним вибором, який може допомогти вам зменшити витрати, підвищити ефективність і отримати конкурентоспроможність на ринку.
Якщо ваш проект – це малосерійний двигун стандартного розміру або двигун із наднизьким рівнем шуму (наприклад, двигуни для медичного обладнання, двигуни малої побутової техніки), цілісні сердечники можуть бути більш придатними. Звичайно, завдяки безперервному вдосконаленню нашої виробничої технології ми також можемо надавати індивідуальні рішення для дрібносерійних сегментованих основних замовлень, зменшуючи ваші початкові інвестиційні витрати.
Якщо у вас виникли запитання щодо вибору, налаштування або застосування сегментованих сердечників двигунів, будь ласка, зв’яжіться з нами. Наша професійна команда інженерів надасть вам індивідуальні технічні рекомендації та послуги з оцінки відповідно до потреб вашого конкретного проекту.
Про технологію Youyou
Youyou Technology Co., Ltd. спеціалізується на виробництві прецизійних самоз’єднувальних сердечників, виготовлених із різних магнітом’яких матеріалів, у тому числі із самоз’єднувальної кремнієвої сталі, надтонкої кремнієвої сталі та спеціальних м’яких магнітних сплавів. Ми використовуємо передові процеси виробництва прецизійних магнітних компонентів, надаючи передові рішення для м’яких магнітних сердечників, які використовуються в ключових енергетичних компонентах, таких як високопродуктивні двигуни, високошвидкісні двигуни, середньочастотні трансформатори та реактори.
Продукти компанії Self-bonding precision core наразі включають діапазон кремнієвих сталевих сердечників із товщиною стрічки 0,05 мм (ST-050), 0,1 мм (10JNEX900/ST-100), 0,15 мм, 0,2 мм (20JNEH1200/20HX1200/ B20AV1200/20CS1200HF) та 0,35 мм (35JNE210/35JNE230/ B35A250-Z/35CS230HF), а також сердечники зі спеціальних м’яких магнітних сплавів, включаючи Hiperco 50 і VACODUR 49, 1J22 і 1J50.
